周鳳軍，王欣然，李金宜，江 聰，楊 明

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300459）

目前，水驅(qū)廣泛地應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)，并顯著地改善了油田的開(kāi)發(fā)效果，但是水驅(qū)過(guò)后，油藏仍有大量的剩余油存在。氣驅(qū)［1-4］、化學(xué)驅(qū)［5-7］和泡沫驅(qū)［8-9］等被認(rèn)為是水驅(qū)后能較為有效地提高原油采收率的技術(shù)。聚合物驅(qū)在中國(guó)老油田已開(kāi)展了工業(yè)化應(yīng)用，取得了十分顯著的效果，在水驅(qū)的高含水率階段可以提高采收率10%［10］。然而，即使聚合物驅(qū)后，油藏中仍有大量的剩余油未被采出，采收率仍有進(jìn)一步提高的潛力。泡沫驅(qū)是一種利用氣體與起泡劑混合形成的氣泡作為驅(qū)替介質(zhì)的技術(shù)，泡沫驅(qū)具有選擇性、封堵性［11］，泡沫遇到原油會(huì)破，因此氣泡僅在低含油飽和度區(qū)域建立有效阻力，進(jìn)一步擴(kuò)大波及體積，因此可以進(jìn)一步提高采收率；然而單純的泡沫驅(qū)的缺點(diǎn)也十分明顯，油相的存在使得泡沫的穩(wěn)定性變差［12］。研究表明，原油組分對(duì)其穩(wěn)定性具有顯著的影響［13］，此外，鹽溶液、表面活性劑的類型及氣液比也影響了泡沫自身的強(qiáng)度，泡沫的穩(wěn)定性是影響泡沫驅(qū)效果的主要因素［14］，有研究指出，納米顆?？梢栽鰪?qiáng)泡沫在多孔介質(zhì)中的穩(wěn)定性［15-19］。目前見(jiàn)到少量的礦場(chǎng)井組試驗(yàn)成功的報(bào)道［20-22］，并沒(méi)有形成規(guī)?；瘧?yīng)用。

研究指出，加入聚合物能夠增強(qiáng)泡沫體系的穩(wěn)定性［23］，聚合物驅(qū)與泡沫驅(qū)技術(shù)組合的應(yīng)用，從原理上講是一種較為優(yōu)化的手段，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，因此被認(rèn)為是繼聚合物驅(qū)后的一項(xiàng)有效的進(jìn)一步提高采收率的技術(shù)。聚合物驅(qū)后，聚合物波及區(qū)域含油飽和度較低，泡沫進(jìn)入聚合物驅(qū)后的低含油飽和度區(qū)域，能夠建立有效的阻力，后續(xù)的水驅(qū)或者聚合物驅(qū)能夠進(jìn)一步擴(kuò)大波及體積，而吸附在巖石表面的聚合物也能夠降低泡沫液的吸附，增強(qiáng)泡沫體系的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使得泡沫體系的性能得以充分發(fā)揮。在此理念指導(dǎo)下，開(kāi)展了注入泡沫體系改善早期聚合物驅(qū)效果的實(shí)驗(yàn)研究。

圖1 注泡沫體系聚合物驅(qū)實(shí)驗(yàn)流程Fig.1 Experimental sketch of polymer flooding followed by foamflooding

1 實(shí)驗(yàn)器材與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)儀器主要包括：Teledyne Isco高壓高精度柱塞泵、壓力傳感器、六通閥、手搖泵、回壓閥、泡沫發(fā)生器和中間容器等組成（圖1）。

實(shí)驗(yàn)材料包括：起泡劑溶液為十二醇和甜菜堿；聚合物體系質(zhì)量濃度為1 200 mg/L；泡沫體系質(zhì)量濃度為1 200 mg/L+起泡劑溶液；實(shí)驗(yàn)用巖心為人造巖心，高滲透率巖心和低滲透率巖心滲透率級(jí)差為4，其他物性參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)人造巖心物性參數(shù)Table1 Physical parameters of artificial core

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

水驅(qū)方案 純水驅(qū)至采出端含水率為98%。

早期注聚合物驅(qū)方案 水驅(qū)至高滲透率巖心見(jiàn)水，實(shí)施聚合物驅(qū)至含水率為98%。

泡沫體系-聚合物驅(qū)方案1 水驅(qū)至高滲透率巖心見(jiàn)水，實(shí)施聚合物驅(qū)至含水率為85%，注入0.3 PV泡沫體系后繼續(xù)聚合物驅(qū)至含水率為98%。

泡沫體系-聚合物驅(qū)方案2 水驅(qū)至高滲透率巖心見(jiàn)水，實(shí)施聚合物驅(qū)至含水率為85%，注入0.5 PV泡沫體系后繼續(xù)聚合物驅(qū)至含水率為98%。

泡沫體系-聚合物驅(qū)方案3 水驅(qū)至高滲透率巖心見(jiàn)水，實(shí)施聚合物驅(qū)至含水率為98%，注入0.3 PV泡沫體系后繼續(xù)聚合物驅(qū)至含水率為98%。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟主要包括：①將巖心烘干后稱干重；抽真空飽和地層水，稱濕重；確定巖心的孔隙體積，計(jì)算孔隙度。②選取合適的飽和地層水的高、低滲透率巖心放入巖心夾持器中，加1.5 MPa的圍壓，并置于65℃下恒溫2 h以上，分別測(cè)定其水相滲透率。③以低流速（0.1 mL/min）油驅(qū)巖心至巖心出口端不出水為止，然后提高油驅(qū)速度，油驅(qū)體積達(dá)到巖心10 PV以上，計(jì)量油驅(qū)出水的體積，并計(jì)算束縛水飽和度，老化24 h（2塊巖心分別進(jìn)行飽和油操作）。④將巖心并聯(lián)，出口端回壓設(shè)定為2 MPa。以恒定速度為0.5 mL/min按實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行水驅(qū)、聚合物驅(qū)及泡沫體系-聚合物驅(qū)的巖心實(shí)驗(yàn)（氣液比為1∶1），記錄驅(qū)替過(guò)程中的壓力變化、累積產(chǎn)油量和累積產(chǎn)水量，并計(jì)算注入壓力、高、低滲透率巖心采收率及含水率隨注入量的變化。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同開(kāi)發(fā)方式結(jié)果對(duì)比及分析

實(shí)驗(yàn)中對(duì)比水驅(qū)、聚合物驅(qū)和泡沫體系聚合物驅(qū)3種開(kāi)發(fā)方式（圖2）。從圖2a中可以看出，與水驅(qū)相比，早期聚合物驅(qū)能夠大幅度提高整體采收率，采收率增幅為9.9%，而泡沫體系聚合物驅(qū)能夠在聚合物驅(qū)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高采收率，采收率增幅為9.4%，可見(jiàn)泡沫體系對(duì)于改善聚合物驅(qū)具有顯著效果。從圖2b中可以看出，與聚合物驅(qū)相比，泡沫體系聚合物驅(qū)能大幅度降低含水率，含水率最大降幅為28%，含水率漏斗的寬度也比純聚合物驅(qū)含水率漏斗寬，表明泡沫體系聚合物驅(qū)的有效作用時(shí)間更長(zhǎng)。此外，在注入泡沫體系的初始階段，含水率仍會(huì)上升近9%，其原因?yàn)榈蜐B透率巖心中的剩余油含量較高，而泡沫體系具有遇油消泡的特點(diǎn)，所以開(kāi)始時(shí)很難形成穩(wěn)定的泡沫體系，低滲透率巖心的動(dòng)用程度減弱，導(dǎo)致產(chǎn)油量減少，含水率上升；而當(dāng)泡沫體系進(jìn)入高滲透率巖心，并產(chǎn)生封堵效果，使其注入壓力增加，從而使后續(xù)驅(qū)替流體更多地進(jìn)入低滲透率巖心進(jìn)行驅(qū)油，最終低滲透率巖心的驅(qū)替效果得以改善。從圖2c中可以看出，與水驅(qū)相比，聚合物驅(qū)提高采收率的主要貢獻(xiàn)來(lái)自低滲透率巖心產(chǎn)出狀況的改善，低滲透率巖心提高采收率為13.7%，而高滲透率巖心提高7.9%，充分說(shuō)明聚合物驅(qū)流度的控制對(duì)于層間差異的改善作用；泡沫體系聚合物驅(qū)能夠進(jìn)一步改善層間差異，低滲透率巖心采收率又提高13.9%。

在實(shí)施注入泡沫體系的聚合物驅(qū)過(guò)程中，觀察到高滲透率巖心有輕微氣竄的現(xiàn)象，主要是由于在含水率為85%時(shí)轉(zhuǎn)注泡沫體系聚合物驅(qū)，高滲透率巖心中剩余油含量相對(duì)較高，增加了對(duì)泡沫的消泡作用，因此在一定程度上限制了泡沫體系封堵高滲透率巖心的作用。

2.2 不同注入量泡沫體系聚合物驅(qū)結(jié)果對(duì)比及分析

注泡沫體系聚合物驅(qū)條件下，分析含水率為85%時(shí)，注入0.3和0.5 PV泡沫體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖3）。從圖3a中可以看出，隨著泡沫體系注入量的不斷增加，采收率將進(jìn)一步提高，注入0.5 PV泡沫體系聚合物驅(qū)與注入0.3 PV泡沫體系聚合物驅(qū)相比，最終采收率提高6.9%，相比純聚合物驅(qū)可提高16.3%。圖3b為不同泡沫體系注入量的組合驅(qū)產(chǎn)出端含水率對(duì)比，注入0.5 PV泡沫體系聚合物驅(qū)含水率下降幅度比注入0.3 PV泡沫體系聚合物驅(qū)要低得多，且含水率漏斗的寬度更寬，表明泡沫體系聚合物驅(qū)有效作用時(shí)間越長(zhǎng)。從圖3c中可以看出，泡沫體系聚合物驅(qū)提高采收率的主要貢獻(xiàn)來(lái)自低滲透率層產(chǎn)出狀況的改善，注入0.5 PV泡沫體系的組合驅(qū)低滲透率層與注入0.3 PV泡沫體系的組合驅(qū)相比，采收率提高10.7%。

2.3 不同注入時(shí)機(jī)泡沫體系結(jié)果對(duì)比及分析

注泡沫體系聚合物驅(qū)條件下，分析采出端在含水率分別為85%和98%時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖4）。從圖4a中可以看出，與采出端含水率為85%時(shí)的注入泡沫體系聚合物驅(qū)相比，含水率為98%時(shí)注入泡沫體系仍能進(jìn)一步提高采收率9.9%，其中低滲透率巖心的提高采收率幅度達(dá)18.4%（圖4c）。從圖4b中可以看出，與采出端含水率為85%時(shí)注入泡沫體系聚合物驅(qū)相比，在采出端含水率為98%時(shí)，注入泡沫體系聚合物驅(qū)，含水率漏斗越寬，表明泡沫體系聚合物驅(qū)有效作用時(shí)間越長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)對(duì)比表明，采出端含水率水平對(duì)于泡沫體系聚合物驅(qū)的穩(wěn)定性具有重要的影響，泡沫體系注入時(shí)機(jī)越晚，泡沫進(jìn)入高滲透巖心后受到原油消泡作用越弱，泡沫體系越穩(wěn)定且強(qiáng)度越大，注入泡沫體系聚合物驅(qū)建立阻力的有效時(shí)間長(zhǎng)，因此能夠進(jìn)一步提高采收率。

圖3 泡沫體系聚合物驅(qū)不同注入量下含水率及采收率對(duì)比Fig.3 Comparison of recovery and water cut for polymer flooding followed by different slug size foamflooding

圖4 泡沫體系聚合物驅(qū)不同注入時(shí)機(jī)下含水率及采收率對(duì)比Fig.4 Comparison of recovery and water cut for polymer flooding followed by different foam injection timing

3 結(jié)論

泡沫體系對(duì)于改善聚合物驅(qū)具有顯著的效果，隨著泡沫體系注入量的增加，泡沫體系聚合物驅(qū)的采收率進(jìn)一步提高；不同含水率階段注入泡沫體系實(shí)驗(yàn)表明，含水率越高，注入泡沫體系聚合物驅(qū)效果越好。泡沫體系的穩(wěn)定性和泡沫強(qiáng)度受含水率的影響，泡沫體系注入時(shí)機(jī)越晚，泡沫體系進(jìn)入高滲透巖心后受原油消泡作用越弱，泡沫體系越穩(wěn)定且強(qiáng)度越大，泡沫體系聚合物驅(qū)建立阻力的有效時(shí)間越長(zhǎng)，因此能夠進(jìn)一步提高采收率。